基于星基導(dǎo)航源的成都-拉薩機(jī)場rsp程序

中國西部的青藏高原平均超過4000米，被稱為“世界山頂”。它的陡峭地理環(huán)境是國際航空航天界公認(rèn)的“空中邊界”。經(jīng)過中國航空航天部的共同努力，連接青藏高原的路線已經(jīng)開通。在中國和世界之間修建了一座航空橋梁，為青藏高原的發(fā)展提供了翅膀。盡管在過去幾十年里,中國民航依靠飛行人員精湛的技術(shù)、機(jī)務(wù)人員精心的維護(hù)和運(yùn)行人員細(xì)心的保障,在成都-拉薩等高原航線上保持了良好的安全飛行記錄。由于高原機(jī)場地理?xiàng)l件復(fù)雜,增加了航空公司的運(yùn)行難度,安全存在一定風(fēng)險(xiǎn);頻繁的航班延誤、返航、備降甚至取消、減載,使航空公司蒙受了大量的的經(jīng)濟(jì)損失。為了更有效地保證高原飛行安全、提高經(jīng)濟(jì)效益,新航行技術(shù)-RNP逐步進(jìn)入人們的視野。2005年民航局與中國國際航空股份有限公司、波音公司以及Naverus公司合作,在拉薩/貢嘎機(jī)場使用B757-200型飛機(jī)成功地完成了RNPAR試飛,為中國民航以后在高原機(jī)場實(shí)施RNP運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。迄今為止,已經(jīng)有多家航空公司使用多種機(jī)型,包括A330、A319、B757、B737等,在高原復(fù)雜機(jī)場實(shí)施RNPAR運(yùn)行。1高原機(jī)場使用特點(diǎn)高原機(jī)場海拔高,空氣密度和大氣壓力小,地形復(fù)雜,太陽輻射和背陽地形受熱不均勻,使高原運(yùn)行具備下列特點(diǎn):相同的起飛、著陸重量,飛機(jī)的真空速要比平原大,飛機(jī)機(jī)動性和加減速所需的時(shí)間和距離都明顯增加;高原機(jī)場發(fā)動機(jī)推力減小,空氣動力變差,飛機(jī)的爬升和越障能力變差,同時(shí)增加了操縱難度;高原機(jī)場氣象復(fù)雜多變,經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng),風(fēng)速、風(fēng)向變化也很大,極易形成亂流、顛簸和風(fēng)切變;高原機(jī)場往往又是地形復(fù)雜機(jī)場,機(jī)場周圍凈空條件差,導(dǎo)航設(shè)施設(shè)置困難,導(dǎo)致飛機(jī)起降、復(fù)飛操作難度大;由于受地形的遮蔽和反射,機(jī)場甚高頻全向信標(biāo)臺/測距儀(VOR/DME)作用距離、覆蓋范圍較小,指示不穩(wěn)定,儀表著陸系統(tǒng)(ILS)在某些方位會有假信號產(chǎn)生。由于高原機(jī)場存在諸多困難,飛行員在高原機(jī)場飛行易產(chǎn)生畏懼心理。2rp程序的介紹和操作方法2.1通信、導(dǎo)航、空間管理RNP(Requirednavigationperformance)指在一個(gè)特定的空域中對導(dǎo)航性能精度、完整性和聯(lián)系性需求的一種描述。RNP不是駕駛艙的新硬件,也不是新的助航設(shè)備,它是以性能為基準(zhǔn),不取決于某一特定設(shè)備,在確定的空域內(nèi)運(yùn)行所必需的位置精確性的一個(gè)聲明。在實(shí)際應(yīng)用中常以RNPX出現(xiàn),X表示在95%的時(shí)間內(nèi)的導(dǎo)航精度,單位為海里,如圖1所示。RNP是一個(gè)特定空域的支持手段,在特定的RNP空域,通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、空中交通管理是不可缺少的因素。根據(jù)RNP的定義,ICAO在不斷地探索和實(shí)踐中,制定了大量的指導(dǎo)性的文件和手冊,清晰地描述了RNP空域的通信、導(dǎo)航、空中交通管理規(guī)范。在現(xiàn)有的RNP空域內(nèi),航路上可以實(shí)施RNP4/2/1,在終端區(qū)可以實(shí)施RNPAPCH(RNP進(jìn)近)和RNPARAPCH(要求授權(quán)的RNP進(jìn)近)。2.2服務(wù)平臺的安全性對比在高原地區(qū),主要采用RNPAR運(yùn)行,RNP技術(shù)是怎樣保證航空器的安全水平的呢?按照RNPAR導(dǎo)航規(guī)范要求,使用飛行管理計(jì)算機(jī),采用衛(wèi)星作為導(dǎo)航源,飛機(jī)上有可靠的監(jiān)視和告警設(shè)備加上靈活的RNPAR飛行程序設(shè)計(jì),改善了高原運(yùn)行的困難狀況。首先,RNP技術(shù)主要是充分發(fā)揮飛機(jī)性能和空域資源,在終端可依靠VNAV提供垂直引導(dǎo),從而降低可控飛行撞地危險(xiǎn)。其次RNP程序設(shè)計(jì)中的平行評估區(qū)域有別于傳統(tǒng)程序梯形的保護(hù)區(qū),尤其是在終端區(qū)運(yùn)行,能達(dá)到RNP0.1的精度,有效地縮小保護(hù)區(qū)和障礙物評估區(qū),避開了傳統(tǒng)程序中需要考慮的障礙物,降低了運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),提高了安全性,同時(shí)增加了有效載量。再次,RNP程序設(shè)計(jì)了更安全的非正常程序,當(dāng)發(fā)動機(jī)失效時(shí),在FMC中選擇RNP非正常程序可以取代為機(jī)組增加工作負(fù)荷的所有復(fù)雜的導(dǎo)航步驟,使機(jī)組集中于飛行操作。最后,預(yù)載的RNP進(jìn)近和離場比傳統(tǒng)程序更容易、更直接,消除ILS信號失真:儀表著陸系統(tǒng)(ILS)下滑道會受到臨時(shí)障礙物影響而嚴(yán)重失真,比如,滑行的飛機(jī)乃至ILS接收機(jī)附近的雪堆等的影響?；谛l(wèi)星的RNPAR不受這些地基干擾。3rp對“aronail拉”軌跡的分析3.1航線操作分析3.1.1u3000藥品由于RNPAR的運(yùn)行依靠衛(wèi)星定位,衛(wèi)星的導(dǎo)航精度是否達(dá)到要求是能否簽派放行的一個(gè)關(guān)鍵因素。以下為某公司的衛(wèi)星導(dǎo)航精度預(yù)測值:Naverusvaluescustomerfeedback.Youareencouragedtocontactuswithyourquestions,commentsandsuggestionsatmailto:feedback@.CopyrightNaverus,Inc.2004-2006.ZULSARR:GPSPRIMARYavailabilityfortheA319from0602240400Zto0602241100ZRNP0.15available0400Zto1100ZExceptfor0400Zto0402ZExceptfor0814Zto0827ZRNP0.20available0400Zto1100ZExceptfor0400Zto0402ZRNP0.30available0400Zto1100Z衛(wèi)星預(yù)測值的使用類似簽派員評估天氣預(yù)報(bào),如預(yù)測值顯示精度不滿足運(yùn)行要求,可采取延誤航班,避開失效時(shí)段。3.1.2規(guī)范最低設(shè)備清單對具有RNPAR運(yùn)行資質(zhì)的航空器,編寫專門的最低設(shè)備清單(MEL)條款,在簽派放行時(shí),需查閱相關(guān)MEL條款和RNPAR進(jìn)近圖上的相關(guān)設(shè)備項(xiàng)。3.3比較rp執(zhí)行和傳統(tǒng)程序執(zhí)行之間的關(guān)系3.3.1提高乘坐頻率(1)不正常情況下的旅客重+不能抓出預(yù)備正常航班:符合以下條件之一的航班為正常航班。1)在班期時(shí)刻表公布的離站時(shí)間后15分鐘(北京、浦東、廣州以及境外機(jī)場30分鐘,虹橋、成都、深圳機(jī)場25分鐘,昆明機(jī)場20分鐘)之內(nèi)正常起飛未發(fā)生返航、改航和備降等不正常情況的航班;2)在班期時(shí)刻表公布的到達(dá)時(shí)間前后10分鐘之內(nèi)落地的航班。航班正常率=正常航班數(shù)÷公司計(jì)劃航班數(shù)×100%(2)保障居民的出行安全下面我們通過國航2006-2011年在拉薩進(jìn)港航班的正常率情況(見表1)來分析RNP程序?qū)嵤┮院髮桨嗾Ｂ实挠绊憽，F(xiàn)用SPSS軟件對該公司2006年-2011年拉薩進(jìn)港航班的正常率進(jìn)行曲線擬合,以年份為變量,正常率為因變量,得到曲線回歸分析表如圖2所示。要找尋的是擬合度最高的曲線,因此在RSquare一列中找到最高值為0.996,該值所對應(yīng)的為Cubic(三次多項(xiàng)式模型),其模型為y=b0+b1x+b2x2+b3x3。在圖3擬合曲線圖中找到以Cubic(三次多項(xiàng)式模型)擬合的曲線,橫軸的點(diǎn)即為年份,1代表2006年,2代表2007年,以此類推……豎軸的值為航班正常率。從擬合曲線圖可以看出,航班正常率在06年-11年整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,下面我們來分析它的成因。某公司是自2007年6月以來在蓉-拉航線實(shí)施的RNP程序。然而在實(shí)施RNP程序以后,航班量減少了,航班正常率并沒有立即提升,而是呈現(xiàn)先下降再升高的趨勢。主要原因有:1)航班量的下降主要是由于越來越多的航空公司加入到了該航線的運(yùn)營中,不再是一家獨(dú)大的局勢。2)在實(shí)施RNP程序之前,相關(guān)部門對于高原航線的管理不嚴(yán),與運(yùn)行有關(guān)的人員安全意識不強(qiáng),以至當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)處于邊緣化甚至低于標(biāo)準(zhǔn)的情況下,盲目放行,盲目飛行,強(qiáng)行著陸,甚至發(fā)生過飛行員在能見度不高的情況下將滑行道(舊跑道)視為落地跑道將飛機(jī)落下。隨著民航局對高原運(yùn)行逐漸規(guī)范以后,為保障飛行安全,嚴(yán)格規(guī)定天氣不達(dá)標(biāo)絕對不能強(qiáng)行落地,該備降就備降,因此而造成航班的正常率有所下降。同時(shí)我們可以用SPSS軟件去推算2012年的正常率,根據(jù)圖3曲線回歸分析表中的相關(guān)參數(shù)可以得出:y=0.554+0.169×7-0.08×7×7+0.008×7×7×7=0.561,即根據(jù)曲線擬合可以預(yù)測2012年該公司拉薩進(jìn)港航班的正常率可以達(dá)到56.1%。RNP運(yùn)行強(qiáng)調(diào)各個(gè)有關(guān)方面的有機(jī)結(jié)合,包括航空器適航認(rèn)證、飛行機(jī)組訓(xùn)練(地面理論和模擬機(jī))、簽派員訓(xùn)練、空中交通管制人員的訓(xùn)練、模擬機(jī)驗(yàn)證、實(shí)際飛行驗(yàn)證、運(yùn)行質(zhì)量的監(jiān)控等諸多方面,任何一點(diǎn)的疏忽都有可能影響到RNP運(yùn)行的整體安全水平。因此,雖然在實(shí)施RNP的前幾年,航班正常率有所下降了,但是航班的安全得到了全面的保障,在保證安全的前提下逐步提高了航班正常率,減少航班延誤,提升航空公司運(yùn)營效率。除公布的航路外,還可根據(jù)需要采用隨機(jī)航路,即不依賴地基導(dǎo)航設(shè)備而沿希望的航路飛行,提高了航路選擇的靈活性,避免了主干航路的擁擠。自2005年蓉-拉航線驗(yàn)證RNP技術(shù)以后,使多年來飛機(jī)只能單向起飛的拉薩機(jī)場具各雙向起降和夜航飛行的能力,并極大地提高航空公司在拉薩機(jī)場運(yùn)營的飛行安全水平和航班正點(diǎn)率,為航空公司贏得了利潤,同時(shí)提高了機(jī)場的利用率,從而提高機(jī)場的運(yùn)行效益,更好地保證飛行安全。3.3.2概念對比和標(biāo)準(zhǔn)降低,降低了直接從低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的直接損失運(yùn)行控制中心在放行成都-拉薩航線時(shí),備降場一般選擇為成都,即返航。多年來,由于復(fù)雜地形限制以及惡劣多變的天氣,導(dǎo)致蓉-拉航線極易發(fā)生備降、返航,給旅客的出行帶來了極大不便,使航空公司蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。某航空公司僅2004年3月份成都-拉薩航班,由于天氣原因返航、備降80多架次,直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千萬元人民幣。從表2(國航在拉薩/貢嘎機(jī)場運(yùn)行常規(guī)程序和RNP程序標(biāo)準(zhǔn))RNP程序降低了拉薩機(jī)場的落地標(biāo)準(zhǔn)。采用RNP程序在27跑道的落地時(shí),決斷高為場壓高971英尺(約300米),比常規(guī)程序的決斷高低了近一倍,大大降低了因云而造成飛機(jī)無法對準(zhǔn)跑道的復(fù)飛和返航、備降。綜上所述,實(shí)施RNP程序大大降低了起、降天氣標(biāo)準(zhǔn),降低決斷高度有效減少備降、返航的發(fā)生,提高航班正點(diǎn)率,而且在減小飛行員工作負(fù)荷的同時(shí)提高了飛行的安全性和精確度。3.3.3提升了函數(shù)的價(jià)值,提高了失拉薩機(jī)場東端凈空稍好,西端較差,因此受地形和地面導(dǎo)航設(shè)備的限制,拉薩09號跑道進(jìn)近和27號跑道起飛標(biāo)準(zhǔn)較高,在出現(xiàn)東風(fēng)時(shí)易伴隨揚(yáng)沙,能見度較低,造成航班備降。RNP程序?qū)嵤┖?拉薩09L跑道落地標(biāo)準(zhǔn)和27R跑道起飛標(biāo)準(zhǔn)均降低,大大提高了機(jī)場的正常性。RNP程序在地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣的拉薩機(jī)場起著重要的作用。RNP能使具備精密導(dǎo)航能力的飛機(jī)在復(fù)雜的天氣和地形條件下起降,使飛機(jī)在下降過程中能夠有效避開障礙物和不利地形,這樣就能夠大幅減少天氣原因?qū)е碌暮桨嘌诱`率及返航率,提高高原機(jī)場的航空客、貨運(yùn)輸能力及運(yùn)行效率,為航空公司和機(jī)場帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。3.3.4航班時(shí)刻的限制2005年4月21日國航西南分公司一架波音757-200在拉薩貢嘎機(jī)場成功完成了首次RNP夜航飛行,使得40余年來只能單向起飛的拉薩機(jī)場具備了雙向起降和夜航飛行的能力。拉薩機(jī)場的夜航是基于RNP的運(yùn)行,不具備此條件的航空器只能在日出時(shí)刻后,日落時(shí)刻前起降?？紤]到返航等因素時(shí)日落前起降時(shí)刻的限制由各航空公司根據(jù)各自的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)自行制定和掌握。在實(shí)施RNP程序之前,某公司是按照“日落前100分鐘”來執(zhí)行的,即最晚的航班時(shí)刻是日落前100分鐘。該規(guī)范雖然保障了飛行安全,但在經(jīng)濟(jì)效益方面來看,限制了航空公司航班時(shí)刻的安排,對旅客出行造成了極大的不便。在實(shí)施RNP程序后,該公司取消了參考“日落前100分鐘”的標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)現(xiàn)了拉薩機(jī)場全天候運(yùn)行的同時(shí),增加了航班時(shí)刻,擴(kuò)大了航班容量,方便了旅客出行。3.3.5按平面方向限定飛行隨著西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,對航空運(yùn)輸?shù)男枨蟠蠓黾?拉薩機(jī)場作為連接西藏與各大城市的樞紐機(jī)場,飛行密度必然增加,加以空域資源有限,傳統(tǒng)的程序管制手段已經(jīng)不能滿足需求。同時(shí),傳統(tǒng)的進(jìn)離場航路需要管制員進(jìn)行大量的思維活動,調(diào)配飛機(jī)避開潛在的飛行沖突,并且需要大量的陸空通話,這無疑給管制員帶來巨大的工作負(fù)荷。RNP程序結(jié)合相關(guān)的垂直引導(dǎo),可以降低終端排序難度。通過RNP程序設(shè)計(jì),可以在進(jìn)離場的某些必要的航路點(diǎn)上限定飛行器的高度、速度,根據(jù)不同航向劃定不同的平行進(jìn)離場程序,并且使之在正常運(yùn)行上有一定的時(shí)間間隔。飛行員只需按照進(jìn)離場圖上航路點(diǎn)的特殊限定飛行,就可以避免沖突。管制員只要監(jiān)控飛行器的偏離狀態(tài)和選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)離場路徑即可。這樣可以在很大程度上減少飛行員的雷達(dá)引導(dǎo)需求,簡化飛行程序。另外,由于高原機(jī)場存在以上諸多困難,再加上飛機(jī)在高原機(jī)場飛行操縱難度加大、機(jī)動性能較差,飛行員在高原機(jī)場飛行易產(chǎn)生畏懼心理。3.3.6將更好地利導(dǎo)量飛機(jī)空重去空重在航空器的各種重量中,最主要的是最大起飛重量,最大著陸重量和最大無油重量。飛機(jī)的最大業(yè)載取以下三者的最小值:最大無油重量減去飛機(jī)空重、飛機(jī)最大起飛重量減去飛機(jī)空重減去起飛油量、飛機(jī)的著陸重量減去飛機(jī)空重減去備份油量。由于拉薩機(jī)場周圍存在高海拔障礙物,起飛要求的爬升梯度較高,同時(shí)由于高原大風(fēng)的影響,跑道長度對起飛、著陸重量也有限制。在蓉-拉航線實(shí)施RNP程序以前,為滿足越障要求,有的機(jī)型計(jì)算出來的油量甚至為負(fù)數(shù),即表明無法加滿足夠飛抵目的地的油量。在實(shí)施RNP程序后,運(yùn)行載量有了明顯的提高,某公司在蓉-拉航線的業(yè)載已經(jīng)可以達(dá)到8055千克。業(yè)載的增加是航空公司經(jīng)濟(jì)效益提升的關(guān)鍵因素,基于RNP程序下,航空公司獲得了更多的利潤,同時(shí)也在蓉、拉兩地客貨運(yùn)輸以及貿(mào)易來往中扮演了重要的角色。4構(gòu)成問題及改進(jìn)方向在天氣惡劣、地形復(fù)雜的蓉-拉航線上,RNP程序以其自身的優(yōu)勢完成了對傳統(tǒng)程序的取代。相比傳統(tǒng)程序,RNP程序的障礙物保護(hù)區(qū)域小;航線結(jié)構(gòu)好,航跡設(shè)計(jì)靈活;可依靠機(jī)載設(shè)備在最后進(jìn)近階段提供垂直引導(dǎo);一發(fā)失效返場程序的安全余度更高;安全評估和風(fēng)險(xiǎn)控制更加科學(xué)、全面。RNP程序在蓉-拉航線的運(yùn)行意義重大,為我國在西部地區(qū)高原復(fù)雜機(jī)場實(shí)施RNP程序奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),同時(shí)完整的程序使蓉-拉航線的航班正常率得到了提高;返航、備降航班減少;運(yùn)行載量得到了提高。在拉薩等西部地區(qū)高原復(fù)雜機(jī)場實(shí)